Microbiologie et technologies d`analyse

BTS bioanalyses et contrôles
Microbiologie
et technologies d’analyse
Objectifs
L’enseignement de la microbiologie a pour objectifs essentiels :
- de comprendre les implications des microorganismes au cœur du secteur professionnel concerné, que
ces microorganismes interviennent dans la fabrication de bioproduits ou qu’ils en soient les
contaminants ;
- de comprendre les méthodologies des analyses et contrôles pratiqués sur les chaînes de fabrication et
sur les bioproduits ;
- de connaître et de justifier les règles d’hygiène mises en œuvre dans les bioindustries.
L’enseignement s’articule en modules que l’on peut séparer en deux groupes :
- premier groupe : des modules de connaissances fondamentales indispensables à l’exercice et à
l’évolution de l’activité professionnelle ainsi qu’à d’éventuelles poursuites d’études, traités en
relation avec les bio-industries :
o le monde microbien ;
o la physiologie des microorganismes ;
o les agents chimiques antimicrobiens ;
o la systématique des microorganismes.
- deuxième groupe : des modules de connaissances spécifiques qui confèrent au titulaire du diplôme
des savoirs particulièrement adaptés aux domaines professionnels concernés par les bioanalyses et
contrôles :
o les flores utiles en microbiologie industrielle ;
o les agents d’altération de la qualité marchande et sanitaire des bioproduits ;
o la prévention des biocontaminations et les contrôles des bioproduits.
Le cours de microbiologie doit impérativement être articulé avec l’enseignement des autres disciplines
biologiques, en particulier les cours de sciences et technologies bioindustrielles et de biologie cellulaire et
moléculaire.
Les activités technologiques en analyse microbiologique et les opérations unitaires en microbiologie
compléteront les éléments du cours et mettront en œuvre les techniques d’analyse et de contrôles relatives
aux méthodologies présentées.
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Module 1
Le monde microbien dans les secteurs
Alimentaire, cosmétique et pharmaceutique
Contenus Commentaires
1. Classification des êtres vivants
On se limitera à la présentation de l’arbre
phylogénétique des êtres vivants et de l’arbre
phylogénétique des eubactéries.
On établira une comparaison entre cellules
eucaryote et procaryote.
Les critères de classification des eubactéries
seront évoqués puis repris dans le module 4.
2. Les microorganismes eucaryotes Les structures et ultrastructures des cellules
eucaryotes seront étudiées en cours de biologie
cellulaire et moléculaire.
2.1. Les microalgues Classification simplifiée ; structure schématisée
d’une algue unicellulaire.
2.2. Les protozoaires Etude simplifiée des principaux groupes : Ciliés,
Flagellés, Rhizopodes, Sporozoaires.
2.3. Les champignons microscopiques
- La cellule fongique :
. organisation en hyphes, le thalle ;
. organes de dissémination et de
reproduction.
- Principaux critères d’identification
Structure schématisée des différentes formes :
levure, hyphe, mycélium.
Classification phénotypique simplifiée.
A partir d’un exemple, on étudiera les cycles de
reproduction d’une levure et d’un champignon
filamenteux.
3. Les microorganismes procaryotes : les
bactéries
3.1. Formes et groupements On exploitera les résultats des observations de
morphologies microscopiques par état frais et par
colorations effectuées en laboratoire.
Les structures et ultrastructures, de la membrane
plasmique, du cytoplasme et des ribosomes, du
génome, seront étudiées dans le cours de biologie
cellulaire et moléculaire.
3.2. Eléments structuraux spécifiques
intervenant dans les phénomènes
de résistance, dissémination,
reconnaissance, attachement, fixation.
Pour cette étude, on prendra appui sur des
exemples concernant les bioindustries.
3.2.1. La paroi On présentera les différentes structures pariétales
et leurs rôles.
On présentera l’architecture de la membrane
externe des bactéries Gram négatif.
La nature des unités constitutives devra être
connue, mais les formules ne seront pas exigées.
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3.2.2. La capsule On indiquera sa nature chimique.
On évoquera ses rôles dans la colonisation des
milieux et la résistance à la phagocytose.
3.2.3. Les polymères extracellulaires On présentera des exemples de polymères de
surface liés et libérés.
3.2.4. Les endospores L’étude détaillée des étapes de la sporulation ne
sera pas envisagée.
La structure de la spore et les conditions de
sporulation et de germination seront développées.
3.2.5. Les plasmides On indiquera leurs caractéristiques fonctionnelles.
On insistera sur les avantages sélectifs et les
capacités d’adaptation conférés par les plasmides :
résistance, avantages métaboliques, virulence.…
Les caractéristiques structurales, de même que le
transfert plasmidique, seront étudiés en cours de
biologie cellulaire et moléculaire.
3.2.6. Les flagelles On présentera les types de ciliature, l’architecture
globale, la nature chimique, les rôles des flagelles.
On indiquera les principes généraux de leur
fonctionnement.
3.2.7. Les pili d’adhésion On présentera des exemples d’adhésines et de
récepteurs intervenant dans les phénomènes
d’adhésion à la muqueuse intestinale.
Module 2
Physiologie des microorganismes
Contenus Commentaires
1. Besoins nutritionnels
1.1. Besoins élémentaires : source de carbone,
d’azote, d’énergie, de soufre, de phosphore
et d’éléments minéraux
On définira et on illustrera les termes
d’autotrophie, d’hétérotrophie, de phototrophie et
de chimiotrophie.
1.2. Besoins en facteurs de croissance On définira et on illustrera les termes de
prototrophie et d’auxotrophie.
1.3. Interactions nutritionnelles entre
populations microbiennes
On décrira un exemple de synergie, de
compétition et d’antagonisme.
1.4. Applications à la conception et à
l’utilisation des milieux de culture
On prendra des exemples de milieux industriels et
de milieux de culture utilisés en laboratoire et on
montrera comment ces milieux répondent aux
différentes exigences nutritionnelles.
2. Métabolismes
Ce cours devra prendre en compte les acquis du
cours de biochimie présentant les voies
métaboliques classiques : glycolyse, voie des
pentoses phosphate, cycle de Krebs,
β  oxydation……
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2.1. Métabolisme énergétique
Types trophiques : phototrophes et
chimiotrophes.
2.2. Les fermentations : fermentations
éthanolique, lactique, butyrique,
propionique, butanediolique et des acides
mixtes.
Les mécanismes biochimiques de production
d’ATP : photophosphorylation, phosphorylation
oxydative et phosphorylation au niveau du
substrat, étudiés en biochimie, seront revus
globalement à cette occasion.
Dans cette partie seront envisagés les
métabolismes spécifiques des microorganismes :
respirations aérobie et anaérobie, fermentations.
Les fermentations et les produits obtenus par ces
voies seront plus spécifiquement traités dans le
paragraphe 2.2.
On comparera brièvement la photosynthèse
oxygénique et non oxygénique.
On présentera globalement l’ensemble des voies
de fermentations. On précisera les étapes des
fermentations éthanolique, lactique, butyrique,
propionique, butanediolique et des acides mixtes.
On reliera ces fermentations avec leurs
applications industrielles et analytiques.
Toute application en bioindustries impliquant un
métabolisme particulier sera étudiée dans le cours
de sciences et technologies bioindustrielles.
2.3. Les autres voies cataboliques : catabolisme
azoté, catabolisme lipidique.
Ces voies seront étudiées pour l’intérêt des
composés produits dans les bioindustries.
L’ étude sera mise en relation avec celle des flores
d’altération de la qualité marchande.
2.4. Les synthèses Les voies, leurs régulations et les produits de
synthèse (protéines, polyosides, acides aminés,
vitamines, antibiotiques) intéressant les
bioindustries sont abordés dans le module 5.
3. Croissance des micro-organismes
Etude cinétique de la croissance en conditions
définies et optimales.
On présentera une courbe de croissance en milieu
non renouvelé par suivi d’absorbance.
On déterminera les différentes phases.
On définira les paramètres : temps de génération
(G) et vitesse spécifique de croissance (Qx).
On déterminera et on calculera les paramètres en
utilisant une représentation logarithmique.
On présentera le suivi de croissance par méthode
pondérale et numération directe de cellules.
Les croissances en milieu renouvelé seront
étudiées lors des opérations unitaires
correspondantes.
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Module 3
Agents antimicrobiens
Commentaires
L’étude des agents physiques (température, hygrométrie, rayonnements, composition de l’atmosphère
particulière) et celle des procédés associés (stérilisation, pasteurisation, réfrigération, congélation,
techniques d’abaissement de l’activité de l’eau (déshydratation), irradiation, conditionnement en
atmosphère modifiée, de même que la filtration stérilisante) seront réalisées dans le cours de
sciences et technologies bioindustrielles.
Pour chacun des agents envisagés l’étude
comprend :
- la nature chimique ;
- le spectre d’activité et l’utilisation ;
- le mode d’action cellulaire ;
- les effets sur une population : effets
microbiostatique et microbicide ;
- les résistances éventuelles ;
- la toxicité.
L’efficacité de ces agents sera étudiée au
laboratoire conformément aux normes.
1. Les agents chimiques utilisés pour la
conservation des bioproduits
1.1. Conservation des aliments : le chlorure de
sodium, le nitrate et le sel nitrité,
l’anhydride sulfureux, les acides
organiques (acide acétique, acide lactique,
acide propionique…), l’éthanol, les
polyols, le saccharose.
1.2. Conservation des cosmétiques et des
médicaments
Contenus
On évaluera l’efficacité d’un conservateur par le
« Challenge test » lors des activités
technologiques en microbiologie.
2. Les agents chimiques utilisés dans les
opérations de nettoyage et de désinfection :
classification, propriétés et réglementation.
2.1. Les détergents
2.2. Les désinfectants On déterminera le pouvoir bactéricide d’un
désinfectant lors des activités technologiques.
3. Les agents chimiques utilisés en
thérapeutique :
3.1 Les antiseptiques
On déterminera le pouvoir bactéricide d’un
antiseptique lors des activités technologiques.
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